WO2014087033A1 - Estructura perfeccionada de valvula de esfera y de su llave de maniobra - Google Patents

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José María FERRER BELTRAN
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Válvulas Arco, S.L.
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Definitions

  • the present invention an improved structure of the ball valve and its maneuvering key, is constituted by a novel valve and key structure, the main novelty of which is the rotational drive structure of the spherical sealing surface and the key associated, having as main advantage that it constitutes a seat between key and shutter of greater resistance and durability in comparison with the traditional structures, in this type of valves
  • Valves called ball or sphere are known structures for decades. It is enough to cite as an example the Spanish Utility Model U0214254 of application date 28.7.1975 de AUSTINOX S.A. of title "Ball valve” in which a typical structure of this type of valves is already described, consisting of a shell, an intermediate jacket and an internal spherical plug with two diametrically opposed mouths.
  • the ball valve also known as a "ball”
  • the ball valve is a stopcock mechanism that serves to regulate the flow of a fluid within a channel and is characterized in that the regulating mechanism located inside is shaped like a ball or perforated dial.
  • This shutter typically has two holes aligned so that fluid can flow between the two holes. In turn, the shutter is enclosed in an enclosure that connects both ends of the pipe or pipe.
  • the key is normally opened by rotating the said spherical shutter, actuated by a key or handle, so that when the perforations of the shutter meet aligned with the inlet and outlet of the valve, the fluid flows through it, while turning the shutter a quarter of a turn the holes are perpendicular to the direction of the inlet and outlet, so that the flow of fluid is obstructed and The valve is closed.
  • the position of the actuator key or handle serves to indicate the state of the valve (open or closed).
  • valves can be two or three ways, simply by adding a third hole in the plug and logically adapting the shape of the shell to the third pipe
  • the present invention constitutes a structure that revolutionizes the shape of the shutter and of the key or handle, so that it interacts on two diametrically opposite points of the shutter, simultaneously transmitting at both points the rotational effort and reducing the mechanical stresses and tensions, both in the shutter and in the valve actuator key or handle.
  • the present improved structure of the ball valve and its maneuvering key is essentially constituted by a shell of the valve that communicates the inlet and outlet of a pipeline, through which a fluid circulates, inside which a preferably spherical or ball-shaped sealing body is provided with a pair of holes aligned with each other, capable of rotating on itself, aligning holes with the inlet and outlet of the valve in the open position, or placing these perpendicular to the fluid passage channel inside the valve in the closed position.
  • the aforementioned spherical shutter is constituted by a preferably spherical body provided with two holes aligned and perpendicularly to these are two rectangular seats where two shafts fit the rotational forces of the shutter and run through two tubular projections.
  • the spherical shutter rotates through the action of two points of union between shutter and key or actuator handle of the valve, being the effort transmitted by two axes.
  • the rotation of the spherical shutter is transmitted by the mechanical effort of rotation of the key or handle through the two points of connection between the shutter and the key or handle of the structure.
  • the aforementioned axes that transmit the rotational forces of the shutter and that are integral with the key element or handle of the valve, are provided with hermetic seals of tight connection between the shutter and the body or shell of the valve
  • the outer surface of said tubular protruding bodies, through which the aforementioned axes run through which the movement between the key and the shutter is transmitted, is provided with notched paths that act as a stop on the free ends of the key or handle since these end up forming nails that collide with the anterior notches in the path of movement of the key. In this way the movement of the key is limited to a quarter turn, preventing it from being forced, which means an added protection device and an extension of the life of the key.
  • Figure 1 Perspective view of the improved ball valve structure and its operating key with the key in the open position
  • FIG 2 Perspective section view of the improved ball valve structure and its maneuver key with the key in the open position
  • Figure 3 Perspective view of the key or handle of the improved ball valve structure and its operating key
  • the improved structure of the ball valve and its maneuver key illustrated in this preferred embodiment is constituted essentially by a casing (2) of the valve that communicates the inlet and outlet of a channeling, through which a fluid circulates, inside which is housed a preferably spherical or ball-shaped sealing body (4) provided with a pair of holes aligned with each other, capable of rotating on itself, aligning holes with the of inlet and outlet of the valve in the open position, or placing these perpendicular to the channel of fluid flow through the inside of the valve in the closed position.
  • the aforementioned preferably spherical shutter (4) is constituted by a body of said shape provided with two holes aligned and perpendicular to these are two rectangular seats (6) where two shafts (5) fit that transmit the rotational forces of the shutter ( 4) and which run inside two projections (9) tubular, transverse and perpendicular to the envelope surface of the valve, protruding from its ends to the outside where they are integral with the key or handle element (1) of the valve .
  • the spherical plug (4) rotates through the action of two points (3) of connection between plug (4) and key or handle (1) actuating the valve, the effort being transmitted by two axes (5).
  • the shutter turn spherical (4) is transmitted by the mechanical effort of rotation of the key or handle (1) through the two points (3) of connection between shutter (4) and key or handle (1) of the structure.
  • the aforementioned axes (5) that transmit the rotational forces of the shutter (4) and which are integral with the key or handle element (1) of the valve are provided with hermetic seals (7) of tight seal between the shutter and the body or casing (2) of the valve
  • the shape of the key or handle (1) of the valve is formed by a symmetrical casing structure whose central part protrudes a manually operated actuation handle whose mission is to facilitate the actuation of the valve and indicate the closed / open positions of the shutter.
  • the outer surface of said tubular protruding bodies (9), through which the aforementioned axes (5) run through which the movement between key (1) and plug (4) is transmitted, is provided with paths notches (8) acting as a stop on the free ends of the key or handle (1) since they end up forming nails (10), which collide with the notches (8) in the path of movement of the key.
  • the efforts of the maneuver are distributed over notch and stop (8 and 10) in each of the 50% tubular protruding bodies preventing them from being can force, which means an added protection device and lengthening the life of the key.
  • the shape, materials and dimensions may be variable and in general, everything that is accessory and secondary, provided that it does not alter, changes or modifies the essentiality of the improvements that have been described.

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Abstract

Estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra constituida por un armazón envolvente (2) de la válvula que comunica la entrada y salida de una canalización, en cuyo interior se encuentra alojado un cuerpo obturador (4) con forma preferentemente esférica o de bola provisto de un par de orificios alineados entre sí, susceptible de girar sobre si mismo, en la que dicho obturador es un cuerpo preferentemente esférico provisto de dos orificios alineados y perpendicularmente a estos se encuentran dos asientos rectangulares (6) donde encajan dos ejes (5) que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador (4) y que son solidarios con el elemento llave o manilla (1) de la válvula. La válvula tiene la ventaja de que la llave o manilla (1) transmite el esfuerzo de rotación al obturador (4) sobre dos puntos reduciendo las tensiones mecánicas respecto a las válvulas de bola tradicionales.

Description

ESTRUCTURA PERFECCIONADA DE VALVULA DE ESFERA Y DE SU LLAVE DE
MANIOBRA DESCRIPCIÓN
La presente invención, estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra, se encuentra constituida por una novedosa estructura de válvula y de llave, cuya principal novedad radica en la estructura de accionamiento de giro de la superficie esférica obturadora y de la llave asociada, teniendo como principal ventaja que constituye un asiento entre llave y obturador de mayor resistencia y durabilidad en comparación con las estructuras tradicionales, en este tipo de válvulas
Es por ello, que el objeto de la presente invención será de interés para el sector de la industria fabricante y suministradora de válvulas y en especial de las denominadas válvulas de bola o de esfera.
ANTECEDENTES: Las válvulas denominadas de bola o de esfera son estructuras conocidas desde hace décadas. Basta citar a título de ejemplo el Modelo de Utilidad español U0214254 de fecha de solicitud 28.7.1975 de AUSTINOX S.A. de título "Válvula de bola" en el que ya se describe una estructura típica de este tipo de válvulas, constituida por un armazón envolvente, una camisa intermedia y un obturador esférico interior con dos bocas diametralmente opuestas.
Efectivamente, la válvula de esfera, conocida también como de "bola", es un mecanismo de llave de paso que sirve para regular el flujo de un fluido dentro de un canal y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de bola o de esfera perforada. Este obturador cuenta normalmente con dos agujeros alineados de manera que el fluido puede fluir entre ambos orificios. A su vez el obturador se encuentra encerrado en un armazón envolvente al que se conectan ambos extremos de la canalización o tubería.
La llave se abre normalmente haciendo girar el referido obturador esférico, accionado por una llave o manilla, de forma que cuando las perforaciones del obturador se encuentran alineadas con la entrada y salida de la válvula, el fluido fluye por ella, mientras que al girar un cuarto de vuelta el obturador los orificios se encuentran perpendiculares a la dirección de la entrada y salida, de manera que se obstruye el paso del fluido y la válvula queda cerrada. Asimismo, al tratarse de una válvula de cuarto de vuelta, la posición de la llave o manilla de actuación sirve para indicar cual es el estado de la válvula (abierta o cerrada).
Entre las principales ventajas de estas válvulas, aparte de ser de cuarto de vuelta y por ello de rápido accionamiento, cabe citar que la bola perforada permite la circulación directa en la posición abierta con una pérdida de carga bastante más reducida que las de las válvulas de asiento.
Uno de los posibles inconvenientes es que dado que pueden cerrarse rápidamente, se puede producir un cierto efecto de golpe de ariete, lo que hace que los mecanismos de asiento del obturador sufran de cierta fatiga mecánica.
Estas válvulas pueden ser de dos o tres vías, simplemente añadiendo un tercer orificio en el obturador y lógicamente adaptando la forma del armazón envolvente a la tercera canalización
Entre otras razones, este tipo de válvulas han proliferado porque son muy simples de construcción. Sin embargo una de las debilidades de la estructura tradicional de las válvulas de bola, considerando las instalaciones donde no se suelen efectuar tareas de mantenimiento, es que el obturador normalmente es accionado en un solo punto, donde se encuentra unido al extremo de una llave o manilla de accionamiento, mientras que en el extremo diametralmente opuesto se aloja en un cojinete constituido en el armazón envolvente o cuerpo de la válvula.
Esto hace que el esfuerzo que sufre durante el accionamiento de cierre y apertura de la válvula, incrementado por la resistencia de los elementos que normalmente se acumulan en sus estructuras internas, al ser arrastradas por el fluido, especialmente cuando se trata de aguas, el punto de unión entre la llave o manilla y el obturador sea elevado y muchas veces acaba sufriendo daños mecánicos. Asimismo, el esfuerzo sobre la llave o manilla con forma de palanca también es elevado por lo que es necesario diseñar estos elementos de gran resistencia, elevando el coste de producción y a pesar de ello muchas veces constituyen el elemento de rotura o de avería de la válvula con el paso del tiempo.
Existen numerosos diseños de llaves o manillas para válvulas de bola, entre los que se pueden citar a título de ejemplo el de los registros US Des 412.966 de Newport News Shipbuilding and Drydock Company denominado "Valve handle" de 4.12.1998 o el US D459.444 de Shin Tai Spurt Water of Garden Tools Co. Ltd denominado "Handle of a ball valve" de 3.5.2001 Todos ellos a pesar de adoptar distintas formas para mejorar los aludidos problemas de fatiga, son ideados para interaccionar en un único punto sobre el obturador esférico y transmitir a ese punto el esfuerzo de rotación.
Sin embargo, la presente invención, constituye una estructura que revoluciona la forma del obturador y de la llave o manilla, de manera que esta interacciona sobre dos puntos, diametralmente opuestos, del obturador, transmitiendo simultáneamente en ambos puntos el esfuerzo de rotación y reduciendo los esfuerzos y tensiones mecánicas, tanto en el obturador como en la llave o manilla de accionamiento de la válvula. DESCRIPCIÓN
La presente estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra que se describe a continuación, está constituida fundamentalmente por un armazón envolvente de la válvula que comunica la entrada y salida de una canalización, por la que circula un fluido, en cuyo interior se encuentra alojado un cuerpo obturador preferentemente esférico o con forma de bola provisto de un par de orificios alineados entre sí, susceptible de girar sobre si mismo, alineando sendo orificios con los de entrada y salida de la válvula en posición abierta, o situando estos perpendiculares al canal de paso del fluido por el interior de la válvula en posición cerrada. El citado obturador esférico se encuentra constituido por un cuerpo preferentemente esférico provisto de dos orificios alineados y perpendicularmente a estos se encuentran dos asientos rectangulares donde encajan dos ejes que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador y que discurren por el interior de dos salientes de forma tubular, transversales y perpendiculares a la superficie envolvente de la válvula, sobresaliendo por sus extremos al exterior donde son solidarios con el elemento llave o manilla de la válvula. De esta manera el obturador esférico gira por la acción de dos puntos de unión entre obturador y llave o manilla accionadora de la válvula, siendo el esfuerzo transmitido por sendos ejes. Así, el giro del obturador esférico se transmite por el esfuerzo mecánico de rotación de la llave o manilla a través do los dos puntos de unión entre obturador y llave o manilla de la estructura.
Por otra parte, los referidos ejes que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador y que son solidarios con el elemento llave o manilla de la válvula, se encuentran provistos de juntas herméticas de unión estanca entre el obturador y el cuerpo o armazón envolvente de la válvula
Asimismo, la superficie exterior de los citados cuerpos salientes tubulares, por cuyo interior discurren los citados ejes por los que se transmite el movimiento entre llave y obturador, se encuentra provista de sendas muescas que actúan a modo de tope sobre los extremos libres de la llave o manilla dado que estos finalizan formando unas uñas que colisionan con las muescas anteriores en la trayectoria de movimiento de la llave. De esta manera se limita el movimiento de la llave a un cuarto de vuelta, impidiendo que esta se pueda forzar, lo que supone un dispositivo de protección añadido y de alargamiento de la vida de la llave.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación, se hará una detallada descripción de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra, objeto de la presente invención, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que se representa, a simple título de ejemplo, no limitativo, una forma preferente de realización susceptible de todas aquellas variaciones de detalle que no supongan una alteración fundamental de las características esenciales de dichos perfeccionamientos.
En dichos planos se ilustran: En la figura 1 : Vista en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra con la llave en posición abierta
En la figura 2: Vista de sección en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra con la llave en posición abierta En la figura 3: Vista en perspectiva de la llave o manilla de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra
En la figura 4: Vista de sección en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra sin el armazón envolvente o cuerpo de la válvula para ilustración de los elementos interiores, con la llave en posición cerrada
En la figura 5: Vista en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra sin el armazón envolvente o cuerpo de la válvula para ilustración de los elementos interiores, con la llave en posición cerrada
En la figura 6: Vista de sección en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra, con la llave en posición cerrada En la figura 7: Vista en perspectiva de la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra con la llave en posición cerrada, con la llave en posición cerrada
Según el ejemplo de ejecución representado, la estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra que se ilustra en esta forma preferente de realización está constituida fundamentalmente por un armazón envolvente (2) de la válvula que comunica la entrada y salida de una canalización, por la que circula un fluido, en cuyo interior se encuentra alojado un cuerpo obturador (4) preferentemente esférico o con forma de bola provisto de un par de orificios alineados entre sí, susceptible de girar sobre si mismo, alineando sendo orificios con los de entrada y salida de la válvula en posición abierta, o situando estos perpendiculares al canal de paso del fluido por el interior de la válvula en posición cerrada. El citado obturador (4) preferentemente esférico se encuentra constituido por un cuerpo de dicha forma provisto de dos orificios alineados y perpendicularmente a estos se encuentran dos asientos rectangulares (6) donde encajan dos ejes (5) que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador (4) y que discurren por el interior de dos salientes (9) de forma tubular, transversales y perpendiculares a la superficie envolvente de la válvula, sobresaliendo por sus extremos al exterior donde son solidarios con el elemento llave o manilla (1 ) de la válvula. De esta manera el obturador esférico (4) gira por la acción de dos puntos (3) de unión entre obturador (4) y llave o manilla (1 ) accionadora de la válvula, siendo el esfuerzo transmitido por sendos ejes (5). Así, el giro del obturador esférico (4) se transmite por el esfuerzo mecánico de rotación de la llave o manilla (1 ) a través do los dos puntos (3) de unión entre obturador (4) y llave o manilla (1 ) de la estructura. Por otra parte, los referidos ejes (5) que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador (4) y que son solidarios con el elemento llave o manilla (1 ) de la válvula, se encuentran provistos de juntas herméticas (7) de unión estanca entre el obturador y el cuerpo o armazón envolvente (2) de la válvula Asimismo, la forma de la llave o manilla (1 ) de la válvula se encuentra formada por una estructura envolvente simétrica de cuya parte central sobresale un mango de actuación de accionamiento manual cuya misión consiste en facilitar el accionamiento de la válvula e indicar las posiciones de cerrado / abierto del obturador. Por otra parte, la superficie exterior de los citados cuerpos salientes tubulares (9), por cuyo interior discurren los citados ejes (5) por los que se transmite el movimiento entre llave (1 ) y obturador (4), se encuentra provista de sendas muescas (8) que actúan a modo de tope sobre los extremos libres de la llave o manilla (1 ) dado que estos finalizan formando unas uñas (10), las cuales colisionan con las muescas (8) anteriores en la trayectoria de movimiento de la llave. De esta manera y limitado el movimiento de la llave (1 ) a un cuarto de vuelta, se reparten los esfuerzos de la maniobra sobre muesca y tope (8 y 10) en cada uno de los cuerpos salientes tubulares al 50% impidiendo que éstos se puedan forzar, lo que supone un dispositivo de protección añadido y de alargamiento de la vida de la llave. Finalmente, la forma, materiales y dimensiones podrán ser variables y en general, todo cuanto sea accesorio y secundario, siempre que no altere cambie o modifique la esencialidad de los perfeccionamientos que se han descrito.

Claims

REIVINDICACIONES
1 a.- Estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra constituida por un armazón envolvente (2) de la válvula que comunica la entrada y salida de una canalización, en cuyo interior se encuentra alojado un cuerpo obturador (4) preferentemente esférico o con forma de bola provisto de un par de orificios alineados entre sí, susceptible de girar sobre si mismo, estando caracterizada porque el citado obturador (4) se encuentra constituido por un cuerpo preferentemente esférico provisto de dos orificios alineados y perpendicularmente a estos se encuentran dos asientos rectangulares (6) donde encajan dos ejes (5) que transmiten los esfuerzos de rotación del obturador (4) y que discurren por el interior de dos salientes (9) de forma tubular, transversales y perpendiculares a la superficie envolvente de la válvula, sobresaliendo por sus extremos al exterior donde son solidarios con el elemento llave o manilla (1 ) de la válvula, 2a.- Estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra, según primera reivindicación, caracterizada porque la forma de la llave o manilla (1 ) de la válvula se encuentra formada por una estructura envolvente simétrica de cuya parte central sobresale un mango de actuación de accionamiento manual de la válvula y de indicación de las posiciones cerrado / abierto del obturador.
3a.- Estructura perfeccionada de válvula de esfera y de su llave de maniobra, según alguna de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la superficie exterior de los citados cuerpos salientes tubulares (9) por cuyo interior discurren los ejes (5) de transmisión del movimiento entre llave y obturador (4), se encuentran provistos de una muesca (8) a modo de tope a la vez que los extremos de la llave o manilla (1 ) finalizan formando sendas uñas
(10) susceptibles de colisionar con las muescas (8) anteriores en su trayectoria de movimiento. De esta manera y limitado el movimiento de la llave (1 ) a un cuarto de vuelta, se reparten los esfuerzos de la maniobra sobre muesca y tope (8 y 10) en cada uno de los cuerpos salientes tubulares al 50% impidiendo que éstos se puedan forzar, lo que supone un dispositivo de protección añadido y de alargamiento de la vida de la llave.
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